(57)【要約】  カセットハンドリングロボットマニピュレータおよび自動カセット搬送装置が開示されており、この装置は、メカニカルアーム（１）と、メカニカルアーム（１）の端部に設けられたエンドエフェクタ（２）と、エンドエフェクタ（２）に取り付けられた、視覚に基づく位置決めモジュール（３）とを備える。一方、視覚に基づく位置決めモジュール（３）は、カセットのフランジの位置を決定し、それによってカセットを識別することができる。つまり、カセットは、カセット自体の特徴に基づいて識別することができる。これにより、カセットの測定とハンドリングとの精度を向上させながら、別個の位置決めマーカが不要になる。他方、カセットの搬送は、エンドエフェクタ（２）の凹面にそのフランジを相補的に保持することによって可能となる。【選択図】図２
2019519097.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メカニカルアームと、当該メカニカルアームの端部に設けられたエンドエフェクタと、当該エンドエフェクタ上の視覚に基づく位置決めモジュールと、を含むカセットハンドリングロボットマニピュレータであって、
前記視覚に基づく位置決めモジュールは、カセットの上部におけるフランジの位置を取得するように構成され、
前記エンドエフェクタは、前記カセットの前記上部の前記フランジと相補的な凹面を備え、
前記エンドエフェクタは、前記フランジの位置に基づいて前記凹面によって前記カセットの前記上部に前記フランジを保持するよう構成される、
カセットハンドリングロボットマニピュレータ。
【請求項２】
前記視覚に基づく位置決めモジュールは、水平位置決め部材と、垂直位置決め部材とを含み、
前記水平位置決め部材は、前記カセットの表面の水平方向の特徴を捕捉するように構成され、
前記垂直位置決め部材は、前記カセットの表面の垂直方向の特徴を捕捉するように構成され、
前記フランジの位置は、前記カセットの表面の前記水平方向の特徴、及び前記垂直方向の特徴に基づいて決定される、
請求項１に記載のカセットハンドリングロボットマニピュレータ。
【請求項３】
前記水平位置決め部材は、前記エンドエフェクタのいずれか一方の側面に向かって対向する第１のカメラを含む、
ことを特徴とする請求項２に記載のカセットハンドリングロボットマニピュレータ。
【請求項４】
前記垂直位置決め部材は、第２のカメラ及びリフレクタを含み、
前記第２のカメラ及び前記リフレクタは、いずれも前記エンドエフェクタの一方の側面に配置される、
ことを特徴とする請求項２に記載のカセットハンドリングロボットマニピュレータ。
【請求項５】
前記エンドエフェクタは、半閉鎖構造の2つの側面に配置された支持プレートを備えるＣ形の半閉鎖構造である、
ことを特徴とする請求項１に記載のカセットハンドリングロボットマニピュレータ。
【請求項６】
前記エンドエフェクタは、前記カセットの偶発的脱落を防止するために、前記凹面の前側に沿って設けられているショルダーをさらに含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のカセットハンドリングロボットマニピュレータ。
【請求項７】
少なくとも1つの存在センサが、前記凹面に設けられており、
前記存在センサは、前記カセットが前記凹面に保持されているかどうかを感知する、
ことを特徴とする請求項１に記載のカセットハンドリングロボットマニピュレータ。
【請求項８】
さらに、前記カセットを搬送する間において安全を確保するため、前記エンドエフェクタに配置されているソナーセンサを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のカセットハンドリングロボットマニピュレータ。
【請求項９】
少なくとも2つの位置決めピンが、前記凹面上に配置され、各フランジのノッチの対応する一つと嵌合するように構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のカセットハンドリングロボットマニピュレータ。
【請求項１０】
前記エンドエフェクタは、前記メカニカルアームの端部とともに逆L字形状を形成する、
ことを特徴とする請求項１に記載のカセットハンドリングロボットマニピュレータ。
【請求項１１】
前記エンドエフェクタは、前記メカニカルアームの端部において360度回転可能である、
ことを特徴とする請求項１に記載のカセットハンドリングロボットマニピュレータ。
【請求項１２】
前記メカニカルアームが、6自由度で移動可能である、
ことを特徴とする請求項１に記載のカセットハンドリングロボットマニピュレータ。
【請求項１３】
無人搬送車と、
前記無人搬送車に搭載されたキャリアフレームと、
前記キャリアフレーム上に配置される請求項１〜１２のいずれか１項に記載のカセットハンドリングロボットマニピュレータと、を含む、
自動カセット搬送装置。
【請求項１４】
前記キャリアフレームに配置されたカセットキャリアをさらに含み、
前記カセットハンドリングロボットマニピュレータが、前記カセットキャリアに対して相対的な前記キャリアフレームのコーナーに配置されている、
ことを特徴とする請求項１３に記載の自動カセット搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メカニクスの分野に関し、特に、カセットハンドリングロボットマニュピュレータと自動カセット搬送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
２１世紀が到来して以来、自動ロジスティクスシステムは、様々な産業上の用途に広く使用されてきた。集積回路（IC）業界では、ストッカ、オーバーヘッドホイストトランスファ（OHT）または無人搬送車（AGV：Automatic Guided Vehicle）を含む自動マテリアルハンドリングシステム（AMHS：Automated Material Handling System）が、フロントエンド半導体製造工場の生産ライン、特に12インチのラインにおいて広い範囲に利用されている。このようなAMHSでは、例えば、製造実行システム（MES）システムによってスケジューリングされているように、ストッカから、自動生産のための様々なプロセス装置のロードポートにウエハカセットを直接搬送する。これは、従来の低効率マニュアルハンドリングをフェードアウトし、高度なIC生産ラインの自動化を大幅に改善し、労働コストを明確に抑え、生産アウトプットとカスタマーバリューとを増加させる。
【０００３】
現在、OHTシステムは、主に、フロントエンドプロセス用の12インチ生産ラインでのマテリアルハンドリングに使用されている。一方、バックエンドパッケージングラインでは自動マテリアルハンドリングの同様のニーズがあるにもかかわらず使用されていない。バックエンドのファブワーカーは、12インチ製品の普及率が高まる中、完全装填時に重量が約7.5kgである12インチカセットを取り扱う必要性がますます高まっている。この仕事は大変であり、何とか危険です。これは、労働不足とコストの増加の予測される傾向と相まって、カセット搬送ロボットに対する需要の増大をもたらす。しかし、生産規模と利益の限界により、ほとんどのパッケージメーカーは、フロントエンド半導体メーカーのようにOHTシステムに投資する余裕が無かった。したがって、当技術分野では、自動カセット搬送におけるソリューションと装置について、簡便で経済的な方法を開発することが急務です。
【０００４】
グローバルにおける、一部のエレクトロニクスおよび半導体プラントは、生産ラインのAGVと手動によるハンドリングとを置き換えました。これらの搬送ロボットは手作業を大幅に節約することができる。しかし、これらの搬送ロボットの多くは、8インチのカセットしかハンドリングできず、12インチのカセットはハンドリングすることができない。
【０００５】
既存の12インチカセット搬送装置は、1回の走行につき1つのカセットしか搬送できないので、効率が低い。さらに、カセット搬送装置のカセットピックアップ動作は、通常、一般の在庫棚には適応しない。これは、このような12インチのカセット搬送装置が長いロボットアームを有し、大きな作動スペースを必要とするからである。これとは逆に、最大保管容量と工場内空きスペースを確保するために、現在の工場に設置される多くの在庫棚は、層間間隔が450mmを超えない3層構造として設計される。自動化された12インチカセット搬送装置は、長いロボットアームがそれからカセットを取り出すための狭い空間を残す。
【０００６】
さらに、カセット位置識別は、前述の自動カセット搬送装置の正しいカセットハンドリングを保証する上で重要な役割を果たす。現在、そのような識別は、本質的に以下の2つのアプローチのいずれかで達成される。第１のアプローチでは、OHTシステムが使用され、このシステムでは、OHTシャトルにストッカからのカセットが装填され、次にトラックに追従してターゲットプロセス装置のロードポートに接近する。それがポートの上に位置するとき、カセットはロープによってその上に降ろされる。このプロセスは、その中の他の位置に対するストッカ内のカセットの位置が、ストッカのロボットアームによって教示され、OHTシャトル内のその位置が軌道および関与する位置決め機械要素から分かるように確立される。加えて、OHTシャトルによってカセットが置かれたターゲットロードポートを他のターゲットロードポートから識別することも、プロセス装置のレイアウトと同様に、軌道によって可能となる。
【０００７】
第２のアプローチでは、棚に取り付けられたマーカを読み取るための光検出器を使用して、標的カセットを同定する。しかしながら、この解決策には、以下の2つの欠点がある。
1.マーカの位置決め精度が、時間経過とともに低下し、最終的に誤ったカセットピックアップにつながる可能性がある。
2.マーカは、十分な位置決め精度でカセットトレイに対して配置されなければならず、棚の製造コストが増大する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、カセットハンドリングロボットマニピュレータと新規な自動カセット搬送装置を提案することによって、従来の自動カセット搬送装置の欠点を克服することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的のために、提案されたカセットハンドリングロボットマニピュレータは、メカニカルアームと、当該メカニカルアームの端部に設けられたエンドエフェクタと、当該エンドエフェクタ上の視覚に基づく位置決めモジュールと、を含むカセットハンドリングロボットマニピュレータであって、
前記視覚に基づく位置決めモジュールは、カセットの上部におけるフランジの位置を取得するように構成され、
前記エンドエフェクタは、前記カセットの前記上部の前記フランジと相補的な凹面を備え、
前記エンドエフェクタは、前記フランジの位置に基づいて前記凹面によって前記カセットの前記上部に前記フランジを保持するよう構成される。
【００１０】
また、前記カセットハンドリングロボットマニピュレータにおいて、前記視覚に基づく位置決めモジュールは、水平位置決め部材と、垂直位置決め部材とを含み、
前記水平位置決め部材は、前記カセットの表面の水平方向の特徴を捕捉するように構成され、
前記垂直位置決め部材は、前記カセットの表面の垂直方向の特徴を捕捉するように構成され、
前記フランジの位置は、前記カセットの表面の前記水平方向の特徴、及び前記垂直方向の特徴に基づいて決定されるとしてもよい。
【００１１】
また、前記カセットハンドリングロボットマニピュレータにおいて、前記水平位置決め部材は、前記エンドエフェクタのいずれか一方の側面に向かって対向する第１のカメラを含むことができる。
【００１２】
また、前記カセットハンドリングロボットマニピュレータにおいて、前記垂直位置決め部材は、第２のカメラ及びリフレクタを含み、
前記第２のカメラ及び前記リフレクタは、いずれも前記エンドエフェクタの一方の側面に配置することができる。
【００１３】
また、前記カセットハンドリングロボットマニピュレータにおいて、前記エンドエフェクタは、半閉鎖構造の2つの側面に配置された支持プレートを備えるＣ形の半閉鎖構造であってもよい。
【００１４】
また、前記カセットハンドリングロボットマニピュレータにおいて、前記エンドエフェクタは、前記カセットの偶発的脱落を防止するために、前記凹面の前側に沿って設けられているショルダーをさらに含むことができる。
【００１５】
また、カセットハンドリングロボットマニピュレータにおいて、少なくとも1つの存在センサが、前記凹面に設けられており、
前記存在センサは、前記カセットが前記凹面に保持されているかどうかを感知することができる。
【００１６】
また、前記カセットハンドリングロボットマニピュレータにおいて、前記カセットを搬送する間において安全を確保するためにエンドエフェクタ上に配置されたソナーセンサをさらに含むことができる。
【００１７】
また、前記カセットハンドリングロボットマニピュレータにおいて、少なくとも二つの位置決めピンが、前記凹面上に配置され、各フランジのノッチの対応する一つと嵌合するように構成されていてもよい。
【００１８】
また、前記カセットハンドリングロボットマニピュレータにおいて、前記エンドエフェクタは、前記メカニカルアームの端部とともに逆L字形状を形成することができる。
【００１９】
また、前記カセットハンドリングロボットマニピュレータにおいて、前記エンドエフェクタは、前記メカニカルアームの端部において360度回転可能である。
【００２０】
また、前記カセットハンドリングロボットマニピュレータにおいて、前記メカニカルアームは6自由度で移動可能である。
【００２１】
上記課題を解決するために、提案された自動カセット搬送装置は、無人搬送車（AGV）と、前記AGVに搭載されたキャリアフレームと、前記キャリアフレーム上に配置された上述したカセットハンドリングロボットマニピュレータとを含む。
【００２２】
また、自動カセット搬送装置は、前記キャリアフレーム上に配置されたカセットキャリアをさらに備え、前記カセットハンドリングロボットマニピュレータが、前記カセットキャリアに対して相対的に前記キャリアフレームの隅（コーナー）に配置されてもよい。
【００２３】
本発明のカセットハンドリングロボットマニピュレータでは、メカニカルアームと、前記メカニカルアームの端部に設けられたエンドエフェクタと、前記エンドエフェクタ上に配置された視覚に基づく位置決めモジュールと、を備える。前記視覚に基づく位置決めモジュールは、フランジが上部に位置したカセットを識別することができる、すなわち、別個の位置決めマーカを必要とせずに、それ自身の特徴に基づいてカセットを識別することができる。これにより、カセットの測定とハンドリングとの精度が向上する。さらに、カセットの搬送は、エンドエフェクタの凹面上に上部のフランジを相補的に保持することによって可能になる。さらに、凹面上の上部のフランジの保持は、凹面上の位置決めピンと上部フランジ内のノッチとの間の嵌合によって合致することができ、カセットのセルフセンタリングを可能する。これらによって、位置決め精度をさらに改善する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態の１つに係る自動カセット移動装置の模式図である。
【図２】本発明の実施の形態の１つに係るエンドエフェクタの模式図である。
【図３】本発明の実施の形態の１つに係るエンドエフェクタの凹面にカセットのフランジを保持することを示す模式図である。
【図４】本発明の実施の形態の１つに係る存在センサを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明で提案されるカセットハンドリングロボットマニピュレータ及び自動カセット搬送装置について、添付の図面に関連して読まれるいくつかの特定の実施形態の以下の詳細な説明を参照して、さらに説明する。本発明の特徴および利点は、以下の詳細な説明および添付の特許請求の範囲からより明らかになるであろう。図面は、実施形態を説明する際の便宜および明瞭性を高めることのみを意図して非常に単純化された形態で提供されており、縮尺通りに描かれているわけではないことに留意されたい。
【００２６】
次に図１を参照すると、本発明に従って構成された自動カセット搬送装置の概略図が示されている。自動カセット搬送装置は、図１に示すように、無人搬送車（AGV）と、AGVに搭載されたキャリアフレーム５と、カセットを取り扱うためのキャリアフレーム５上に配置されたロボットマニピュレータと、キャリアフレーム５の上に配置されたカセットキャリアとを備えている。ロボットマニピュレータは、キャリアフレーム５のカセットキャリアに対して隅に配置されている。好ましくは、カセットキャリアの数は、2つであり、これらは、互いに上下に配置される。
【００２７】
図２および図３を参照すると、一実施形態によれば、ロボットマニピュレータは、基本的に、メカニカルアーム１と、メカニカルアーム１の一端にあるエンドエフェクタ２と、エンドエフェクタ２上に配置された視覚に基づく位置決めモジュールとを含む。視覚に基づく位置決めモジュールは、カセットの上部のフランジ４０の位置を得るために使用される（フランジはカセット自体の特徴である）。エンドエフェクタ２は、カセットの上部のフランジ４０に相補的な凹面２１を含む。エンドエフェクタ２は、得られたカセットのフランジ４０の位置に基づいて、凹面２１によってフランジ４０をカセットの上部に保持するように構成される。視覚に基づく位置決めモジュールによって得られたカセットのフランジ４０の位置によって、カセットの識別を成し遂げる。各カセットは固定されたサイズを有するので、カセットのフランジ４０の位置が得られると、カセットが保持される場所を知ることができる。これにより、測定と取り扱いとの精度を向上させながら、別個の位置決めマーカが不要になる。カセットの搬送は、特にエンドエフェクタ２の凹面２１上にカセットのフランジ４０を保持することによって、エンドエフェクタ２の後に続くことができる。したがって、カセットのフランジ４０は、カセットを搬送する際にエンドエフェクタ２を補助することができる。
【００２８】
図１および図３に示すように、カセットを搬送する特定のプロセスにおいて、ロボットマニピュレータは、カセットの上部のフランジ４０とカセットの本体との間の空間に、エンドエフェクタ２を適切な位置に挿入することによってカセットを保持し、カセットを垂直に持ち上げる。カセットが自動カセット搬送装置の定位置に置かれた後、エンドエフェクタ２を下降させて、カセットからそれ自体を取り外して引き抜くことができる。好ましくは、ロボットマニピュレータのメカニカルアーム１は6自由度で移動可能であり、エンドエフェクタ２はメカニカルアーム１の端部で360度回転可能である。動作中、エンドエフェクタ２は、メカニカルアーム１の端部とともに逆Ｌ字形状に形成するように並んでいる。
【００２９】
具体的には、在庫棚に挿入されたエンドエフェクタ２によって、メカニカルアーム１の端部の隣接した部位は、エンドエフェクタ２の下に位置すると考えられる。このようにして、エンドエフェクタ２の挿入によって、カセットが含まれた場所（棚、カセットキャリヤ等）の空きスペースのロスを最小化することができる。メカニカルアーム１の端部の受けるトルクは、減じると考えられる。
【００３０】
一実施形態によれば、少なくとも2つの位置決めピン２５が、凹面２１上に設けられる。位置決めピン２５は、フランジ４０の対応するノッチと嵌合することができる。フランジ４０のノッチは、三角形、又は円形であり、位置決めピン２５は、カセットの上部のフランジ４０の切欠きに対して、位置及び形状の両方に関して相補的である。位置決めピン２５は、断面三角形または円形であるとして上記で説明したが、位置決めピン２５は、それらがフランジ４０のノッチ内に受け入れられる限り、任意の断面形状を有することができる。よって、位置決めピン２５の幾何学的中心が、ノッチの幾何学的中心と一致する。フランジ４０のノッチが凹面２１上の位置決めピン２５と嵌合すると、保持されたカセットは、自ら中心に移動（セルフセンタリング）し、その結果、カセットの位置決め精度がさらに向上する。カセットをエンドエフェクタ２に正確に制御された位置精度で保持することは、カセットを搬送車両に正確に配置するのに役立つ。
【００３１】
図３に示すように、エンドエフェクタはパッシブモードで動作する。エンドエフェクタ２は、両側に支持プレート２０を備えたＣ形（Ｃ字状）半閉鎖構造であってもよい。Ｃ形の半閉鎖構造は、斜張橋のケーブルのような機能を提供することができる。図２に示すように、視覚に基づく位置決めモジュールは、水平位置決め部材３０と垂直位置決め部材３１とを含むことができる。水平位置決め部材３０は、カセットの表面の水平方向の特徴を捕捉するために使用される。垂直位置決め部材は、カセットの表面の垂直方向の特徴を捕捉するために使用される。カセットのフランジ４０の位置、すなわちフランジ４０の正確な空間的位置は、その後のエンドエフェクタ２によるカセットの正確な保持や移動のための基準を確保するため、水平方向の特徴と垂直方向の特徴に基づいて決定することができる。
【００３２】
水平位置決め部材３０は、第１のカメラ３００を含んでもよい。第１のカメラ３００は、エンドエフェクタ２の中央に配置される。第１のカメラ３００は、エンドエフェクタ２の支持プレート２０のいずれか一方に向くレンズを有する。垂直位置決め部材３１は、第２のカメラ３１０とリフレクタ３１１とを含んでもよい。第２のカメラ３１０及びリフレクタ３１１は、エンドエフェクタ２の一方の横側近傍であり、第１のカメラ３００のレンズが向いている支持プレート２０の他の支持プレート２０の上に配置される。このような構成により、第２のカメラ３１０とターゲットカセットのフランジ４０との間の距離を最小にすることができ、ターゲットカセットのフランジ４０の測定を容易にすることができ、エンドエフェクタ２は、カセットが保持されている場所に挿入される。
【００３３】
エンドエフェクタ２は、ショルダー２２および少なくとも1つの存在センサ２３をさらに含むことができる。ショルダー２２は、ロボットマニピュレータの突然の電源切断時にカセットが脱落するのを避けるために、凹面２１の前側に沿って設けられる。少なくとも1つの存在センサ２３は、カセットが凹面２１上に保持されているかどうかを検出するために、凹面２１上に、好ましくはフランジ４０と接触する領域に配置される。好ましくは、存在センサ２３は、図４に示すような機械的スイッチング素子が設けられている。当該機械的スイッチング素子は、一旦カセットがセルフセンタリングすると、カセットの存在を示す信号を発生させるようにトリガされる。
【００３４】
好ましい実施形態では、ロボットマニピュレータは、エンドエフェクタ２の支持プレート２０のいずれか1つに配置されたソナーセンサ２４をさらに含む。カセット搬送中にソナーセンサの閾値検出範囲内に物体が検出されると、メカニカルアーム１を即座に停止させて安全性を確保することができる。
【００３５】
垂直レーザセンサは、キャリアフレーム５の側面にさらに配置され、自動カセット搬送装置の垂直障害物検出を可能にする。
【００３６】
上述したような自動カセット搬送装置によって収納棚からカセットを取り出すプロセスは、
前記棚の様々な層のパーキング位置を決定するステップと、
第１のカメラ３００を用いてフランジ４０のノッチを水平に測定するステップと、
フランジ４０のノッチの水平方向の特徴からカセットのX、Y、Z、Rx方向の位置を求めるステップと
第２のカメラ３１０をフランジ４０のノッチの上に運ぶステップと、
ノッチの垂直方向の特徴からカセットのX、Y及びRz方向位置を取得するステップと、
カセットの上部のフランジ４０の下からエンドエフェクタによってカセットを保持するステップとを、本質的に備えればよい。
【００３７】
発明は、上記の自動カセット搬送装置を組み込んだカセット搬送システムを、さらに提供する。カセット搬送システムは、以下の動作を実行することができる。
【００３８】
1）遠隔スケジューリング：カセット搬送システムのコントローラは、カセット搬送タスクを生成し、転送されるカセットのID、開始点及び到達点等を示す関連情報を提供する。スケジューリングサーバは、工場内のすべての自動カセット搬送装置の状位置と使用状態に基づいて、スケジュールの最適化を行う。これによって、スケジューリングサーバは、タスクに最も適したスケジュールを選択し、カセットID、開始点および開始点を含むタスクを実行するために必要なすべての情報をAGVに通知する。
【００３９】
2）目標位置への移動：自動カセット搬送装置のAGVは、現在及び目標位置の座標に基づいて最適経路を計算し、目標カセットがアクセス可能な開始点に到達する経路をたどる。移動中は、自律的に経路内の障害物を避けることができる。到着時に、AGVは、輸送準備を整えるように、メカニカルアームが（棚またはプロセス装置から）カセットを保持してそれ自身の向きを調整する。
【００４０】
3）カセット搬送：この作業には、棚、又はプロセス装置からのカセットの取り出し、またはその棚、又はプロセス装置への配置を含めることができる。除去は、以下のステップによって達成され得る：
a）自動搬送装置は、プロセス装置、又は棚のロードポートの近傍の停止位置に移動する。棚が高さの異なる3つの層（以下、最上層、中間層および最下層と称する）を有する3層構造であると仮定すると、停止位置は、自動搬送装置の動作上の信頼性を保証するため、カセットが格納されている層によって変更してもよい。例えば、カセットがロボットマニピュレータよりも高い上層に格納され、その動作のための大きなスペースを残している場合、停止位置は、棚に接近した位置、例えば、棚から約100mm離れた位置であってよい。停止位置は、棚に接近した位置ならば、ロボットマニピュレータの伸びた長さを最小限に抑えて、カセットが負荷されているときに発生するトルクによる搬送装置の転倒のおそれを低減する。さらに、ロボットマニピュレータの動作は、衝突や偶発的な干渉を避けるように設計されている必要がある。カセットがロボットマニピュレータとほぼ同じ高さの最下層に格納されている場合、停止位置は、棚から遠く、例えばそこから約400mm離れていてもよい。この場合、ロボットマニピュレータの動作空間が減少するにつれて、衝突または偶発的な干渉を避けるためにロボットマニピュレータの動作を適切に設計する必要がある。カセットが中間層にある場合、停止位置は上記の2つの場合の間にある可能性があり、衝突や偶発的な干渉の回避も考慮する必要がある。
b）第１のカメラ３００、さらにソナーセンサ２４は、エンドエフェクタによって目標カセットに向かうように横方向に回転される。第１のカメラ３００は、カセットのフランジ４０と第１のカメラ３００との間のX方向の距離Xを計測する。具体的には、第１のカメラ３００のレンズは、倍率
2019519097.tif 000003
と、焦点距離ｆとを有すると仮定する。Xは、
2019519097.tif 000004
として求めることができる。
c）フランジ４０のノッチの位置を決定するため画像処理を実行してもよい。フランジ４０のノッチの位置から、フランジ４０から第１のカメラ３００までのY方向の距離を得ることができる。ノッチは、輪郭、又はグレースケールベースのライブラリマッチングアルゴリズム、コーナーポイントおよび記述子に基づくマッチング、線形検出に基づくアルゴリズムなどを使用して識別することができる。
d）フランジ４０から第１のカメラ３００までのX方向およびY方向の距離に基づいて、フランジ４０と第１のカメラ３００との間のZ方向距離およびRx方向の回転は、ハフ変換または類似の線形検出に基づくアルゴリズムを用いて算出される。
e）第１のカメラ３００に対するカセットのフランジ４０の測定されたX、Y、ZおよびRx方向の位置に基づいて、ロボットマニピュレータは、第２のカメラ３１０をカセットの上部のフランジ４０のノッチの上方へ運ぶ。
f）フランジ４０の2つ以上のノッチの位置を決定するために画像処理を行うことができる。そこから、フランジ４０自体の公称寸法、第２のカメラ３１０に対するフランジ４０の相対的なX方向、Y方向およびRz方向の位置を計算することができる。
g）第２のカメラ３１０に対するフランジ４０の相対的なX方向、Y方向及びRz方向の位置に基づいて、エンドエフェクタ２は、その中のノッチが位置決めピン２５と噛み合うことを可能にする適切な位置に移動するように、フランジの下に挿入される。その後、カセットは、エンドエフェクタ２によって持ち上げられ、セルフセンタリングされ、カセット存在センサ内の機械的スイッチング素子をトリガして、自動カセット搬送装置のコントローラにカセットの存在を知らせる。
h）自動カセット搬送装置のコントローラは、メカニカルアームが所定の運動軌道に追従して、エンドエフェクタによって保持されたカセットを装置自体のカセットキャリア上の定位置に置くよう指示する。軌道は、AGVの幅方向の投影空間を超えてはならない。この配置は、ロボットマニピュレータの低速の低下の結果として生じることがある。
i）カセットが所定位置に置かれた後、RFIDセンサは、カセットの情報を読み取り、カセット搬送プロセス全体に関するデータを記録し、続いてデータをカセット搬送システムにフィードバックすることができる。
j）自動カセット移送装置は、所定の一連の作業で次の作業を待つ。
【００４１】
4）カセット棚：この操作は、以下の手順で行うことができる。
a）自動搬送装置が目標停止位置に移動する。このステップは、上記のステップa）と同様であり、簡略化のためさらに詳細に説明しない。
b）エンドエフェクタの視覚に基づく位置決めモジュールは、棚に向かって（特に、カセットに対して対向する基準面に（Facial Datum Plane））向くように横方向に回転される。
c）メカニカルアームは、カセットが置かれるプロセス装置、又は棚のロードポート上のカセットトレイの上に視覚に基づく位置決めモジュールを運ぶ。カセットトレイの特徴（例えば、標準的なプロセス装置のロードポート上のピンの位置決め）は、その中心を決定するために取り込まれる。カセットが載置される目標位置は、自動カセット搬送装置によって保持されるカセットの中心、又はカセットをロックする位置決めピンの中心に加えて、上記した特徴の中心に基づいて決定される。
d）視覚に基づく位置決めモジュールに対する前述の特徴の位置から、視覚に基づく位置決めモジュールから特徴の中心までのX、Y、ZおよびRZ方向のオフセットが取得され、これに基づいて、メカニカルアームのエンドエフェクタの目標位置からの距離が得られる。
e）決定されたカセットの目標位置に基づいて、エンドエフェクタがカセットの上部のフランジ４０の下に挿入され、カセットを持ち上げて位置決めピンから取り外す（結果的に、カセットはXまたはY方向）。
f）得られた距離に基づいて、メカニカルアームはある運動軌道に従ってカセットをプロセス装置、又は棚のロードポート上のカセットトレイ上に配置する。軌道は、ベースの投影された空間を越えないように投影された範囲内になければならない。
g）メカニカルアームの移動中に、ベースの両側に取り付けられた側方ソナーが、接近する人がいるかどうかを感知するために作動する。この場合、メカニカルアームは減速され、作業現場から離れるよう促す警告を発する。
h）配置は、ロボットマニピュレータの低速の低下に起因する可能性がある。
i）カセットを挿入した後、プロセス全体に関するデータが記録される。
j）記録されたデータは、カセット搬送システムにフィードバックされる。
k）自動カセット移送装置は、所定の一連の作業で次の作業を待つ。
【００４２】
要約すると、メカニカルアーム、メカニカルアームの端部にあるエンドエフェクタ、およびエンドエフェクタ上の視覚に基づく位置決めモジュールを含む本発明のカセットハンドリングロボットマニピュレータでは、視覚に基づく位置決めモジュールは、そのフランジを配置すること、すなわち、別個の位置決めマーカを必要とせずに、それ自身の特徴に基づいてカセットを識別する。これにより、カセットの測定とハンドリングの精度が向上する。さらに、カセットの搬送は、エンドエフェクタの凹面上のフランジの相補的な保持によって可能になる。さらに、凹面上のフランジの保持は、凹面の位置決めピンと上部フランジのノッチとの間の嵌合と合致することができ、カセットのセルフセンタリングを可能にし、これによって、位置決めの正確さをさらに改善することができる。
【００４３】
上記の説明は、本発明のいくつかの好ましい実施形態の説明に過ぎず、いかなる意味でもその範囲を限定するものではない。上記の教示に基づく当業者によってなされたすべての変更および修正は、添付の特許請求の範囲に規定される範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００４４】
１  メカニカルアーム、２  エンドエフェクタ、２０  支持プレート、２１  凹面、２２  ショルダー、２３  存在センサ、２４  ソナーセンサ、２５  位置決めピン、３  視覚に基づく位置決めモジュール、３０  水平位置決め部材、３００  第１のカメラ、３１  垂直位置決め部材、３１０  第２のカメラ、３１１  リフレクタ、４０  フランジ、５  キャリアフレーム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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